李婷婷,姜小苓,馮素偉,王丹,楊艷艷,茹振鋼,丁位華

（1.河南科技學(xué)院小麥中心,河南新鄉(xiāng)453003；2.河南省作物育種協(xié)同創(chuàng)新中心,河南新鄉(xiāng)453003）

氮肥減施對半冬性高產(chǎn)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

李婷婷1,2,姜小苓1,2,馮素偉1,2,王丹1,2,楊艷艷1,2,茹振鋼1,2,丁位華1,2

（1.河南科技學(xué)院小麥中心,河南新鄉(xiāng)453003；2.河南省作物育種協(xié)同創(chuàng)新中心,河南新鄉(xiāng)453003）

于2015—2016年以半冬性高產(chǎn)小麥新品種百農(nóng)418、百農(nóng)矮抗58為供試品種,對其減氮下的產(chǎn)量以及品質(zhì)性狀進(jìn)行研究,為高產(chǎn)小麥新品種合理施肥提供理論依據(jù).結(jié)果表明：施氮量從300 kg/hm2降至240 kg/hm2,面團(tuán)吸水率略有提升,弱化度明顯增大,而出粉率、面粉白度、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)、濕面筋含量和面筋指數(shù)均呈下降趨勢,籽粒產(chǎn)量有所降低；從品種比較來看,兩種施氮條件下,百農(nóng)418產(chǎn)量分別比矮抗58高出5.78%、4.39%,小麥新品種百農(nóng)418對氮肥的利用效率高于矮抗58.

氮肥減施；半冬性小麥；產(chǎn)量；品質(zhì)

小麥?zhǔn)俏覈闹饕Z食作物之一,在糧食生產(chǎn)中占有重要的地位.近年來,隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展、人民生活水平的提高以及對優(yōu)質(zhì)小麥的需求,小麥品質(zhì)越來越引起人們關(guān)注,小麥品質(zhì)改良成為小麥育種的重要目標(biāo),小麥生產(chǎn)開始從數(shù)量型逐步向質(zhì)量、產(chǎn)量并重型轉(zhuǎn)變[1-3].加快小麥優(yōu)質(zhì)品種的選育,改進(jìn)小麥品質(zhì)性狀,對我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義.

小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)不僅受到品種遺傳特性的制約,還受到生態(tài)環(huán)境和栽培管理措施等多方面因素的影響[4-5],其中氮是影響小麥品質(zhì)最重要的元素之一[6-7].大量研究表明,在一定范圍內(nèi)適量增施氮肥,可以增加小麥籽粒的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量以及沉降值,降低小麥千粒質(zhì)量、出粉率和淀粉含量,提高面團(tuán)吸水率、穩(wěn)定時(shí)間、形成時(shí)間等品質(zhì)指標(biāo),有效改善小麥加工品質(zhì)[8-11].合理的施氮量可以協(xié)調(diào)小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)之間的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效同步增長的目標(biāo)[12].

崔振嶺等[13]指出,在華北平原地區(qū),小麥平均施氮量達(dá)到424 kg/hm2,氮肥用量已遠(yuǎn)超同期作物養(yǎng)分消耗量；史常亮等[14]通過對全國8省農(nóng)戶化肥用量進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn),我國大田作物的平均施肥量超過300 kg/hm2,平均過量投入程度達(dá)到30%以上.化肥的過量施用和盲目施用,使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降和農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重等問題日益突出.國家“十三五”規(guī)劃中明確提出,到2020年要在實(shí)現(xiàn)化肥減施20%的基礎(chǔ)上保證主要農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn).本試驗(yàn)在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上,以半冬性高產(chǎn)小麥品種百農(nóng)418、百農(nóng)矮抗58為研究材料,通過減施20%的氮肥,初步分析氮肥減施對小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,以期為高產(chǎn)小麥品種合理施肥提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

參試材料為半冬性小麥新品種百農(nóng)418和百農(nóng)矮抗58（均由河南科技學(xué)院小麥中心提供）.

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)于2015—2016年在河南省新鄉(xiāng)市朗公廟試驗(yàn)基地進(jìn)行.試驗(yàn)田土質(zhì)為沙壤土,肥力中等,田間管理水平一致.試驗(yàn)以施氮量（純氮用量）為試驗(yàn)因子,設(shè)2個(gè)水平,分別為常規(guī)施氮處理300 kg/hm2（N300,當(dāng)?shù)胤N糧戶常規(guī)施肥）和減氮處理240 kg/hm2（N240）,以N300處理為對照.隨機(jī)區(qū)組排列,重復(fù)3次,小區(qū)面積24 m2（3 m×8 m）,每小區(qū)13行,行距0.23 m.于2015年10月8日人工開溝播種,單行播量相同.氮肥用量設(shè)置基追比為6∶4,底肥一致,追肥均在拔節(jié)期結(jié)合澆水一次性施用.各處理施P2O590 kg/hm2,K2O 135 kg/hm2,磷鉀肥一次性基施.其他管理同一般大田高產(chǎn)栽培管理.成熟期按小區(qū)用小區(qū)收割機(jī)收獲、計(jì)產(chǎn),以hm2為單位進(jìn)行產(chǎn)量折算.

1.2.2 小麥品質(zhì)測定用LRMM8040-3-D試驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)（江蘇無錫產(chǎn)）磨取面粉.依據(jù)GB 50093—1985標(biāo)準(zhǔn)方法測定面粉水分含量；利用數(shù)顯白度儀SBDY-1（上海悅豐儀器儀表有限公司）測定面粉白度；利用粉質(zhì)儀（820604,德國Brabender公司）測定面團(tuán)的吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、弱化度和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)等粉質(zhì)參數(shù)；采用瑞典Perten公司的2200型面筋儀,參閱AACC38-12測定濕面筋含量.

1.3數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SAS（8.01版）與Excel 2007軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與作圖.

2 結(jié)果與分析

2.1氮肥減施對半冬性高產(chǎn)小麥產(chǎn)量的影響

氮肥減施對百農(nóng)418和矮抗58產(chǎn)量的影響見圖1.

圖1 氮肥減施對半冬性小麥產(chǎn)量的影響Fig.1 Effect ofnitrogen reduction on the yield ofsemi winter wheat

由圖1可知,氮肥用量對百農(nóng)418和矮抗58產(chǎn)量的影響趨勢較為一致,當(dāng)?shù)视昧繌?00 kg/hm2降至240 kg/hm2時(shí),兩品種的籽粒產(chǎn)量均降低.方差分析結(jié)果表明,不同施氮水平間的產(chǎn)量差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）.隨著施氮量的降低,百農(nóng)418產(chǎn)量減少7.78%,矮抗58產(chǎn)量減少6.54%.兩品種之間比較,籽粒產(chǎn)量在300 kg/hm2施氮水平上有顯著差異,百農(nóng)418比矮抗58增產(chǎn)5.78%；240 kg/hm2氮肥水平下差異未達(dá)到顯著水平,百農(nóng)418產(chǎn)量比矮抗58高出4.39%.可見,在本試驗(yàn)條件下,百農(nóng)418在300kg/hm2的純氮用量下,其籽粒產(chǎn)量（10 008.90 kg/hm2）高于240 kg/hm2下的籽粒產(chǎn)量（9 230.25 kg/hm2）；矮抗58的最高產(chǎn)量在300 kg/hm2條件下獲得,為9 461.25 kg/hm2.

2.2氮肥減施對半冬性高產(chǎn)小麥品質(zhì)的影響

2.2.1 氮肥減施對小麥出粉率、面粉白度的影響小麥出粉率和面粉白度是衡量小麥磨粉品質(zhì)的主要指標(biāo).小麥出粉率與面粉企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益直接相關(guān)；面粉白度是劃分面粉等級的重要標(biāo)準(zhǔn),直接影響面包、饅頭等食品的加工品質(zhì).氮肥減施對百農(nóng)418和矮抗58出粉率的影響見圖2,對其面粉白度的影響見圖3.

圖2 氮肥減施對小麥出粉率的影響Fig.2 Effect ofnitrogen reduction on yield ofwheat flour

圖3 氮肥減施對面粉白度的影響Fig.3 Effect ofnitrogen reduction on flour whiteness

由圖2可知,施氮量對出粉率的影響未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）,但出粉率與施氮量呈正相關(guān).品種間比較可以看出,矮抗58出粉率分別比百農(nóng)418高5.53%、6.09%.

由圖3可知,隨著施氮量的減少,矮抗58的白度存在顯著性差異（P＜0.05）,而百農(nóng)418的白度差異性不顯著（P＞0.05）,但兩品種都表現(xiàn)出白度隨施氮量的減小而下降的趨勢.品種間白度差異較小,300、240 kg/hm2兩種處理下,百農(nóng)418的白度分別比矮抗58高1.19%、0.81%.

2.2.2 氮肥減施對小麥粉質(zhì)參數(shù)的影響粉質(zhì)參數(shù)主要表征面團(tuán)的流變學(xué)特性,是評價(jià)面粉質(zhì)量的重要依據(jù).氮肥減施對百農(nóng)418和矮抗58粉質(zhì)參數(shù)的影響見表1.

表1 氮肥減施對小麥粉質(zhì)參數(shù)的影響Tab.1 Effect ofnitrogen reduction on the farinogramofwheat flour

由表1可知,各參數(shù)隨施氮量的減少變化趨勢不同,且除百農(nóng)418的吸水率、矮抗58的形成時(shí)間外,不同施氮量間的粉質(zhì)參數(shù)存在顯著性差異（P＜0.05）.隨著氮肥投入的減少,百農(nóng)418和矮抗58面團(tuán)吸水率升高,形成時(shí)間與穩(wěn)定時(shí)間縮短,弱化度增大,粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)減小,說明減少施氮量可顯著改變面團(tuán)的流變學(xué)特性.品種間比較顯示,百農(nóng)418各品質(zhì)指標(biāo)均顯著優(yōu)于矮抗58（吸水率除外）,從均值來看,百農(nóng)418的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、弱化度、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)分別比矮抗58優(yōu)37.81%、155.00%、71.49%、89.00%.施氮量為300 kg/hm2時(shí),百農(nóng)418的吸水率比矮抗58高0.84；施氮量為240 kg/hm2時(shí),百農(nóng)418與矮抗58的吸水率相同.說明氮肥用量對兩個(gè)品種的吸水率影響較小,矮抗58對氮元素反應(yīng)不敏感.

2.2.3 氮肥減施對濕面筋含量及面筋指數(shù)的影響小麥樣品中的濕面筋含量,特別是面筋指數(shù)是鑒定小麥粉品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo).氮肥減施對百農(nóng)418和矮抗58濕面筋含量的影響見圖4,對其面筋指數(shù)的影響見圖5.

圖4 氮肥減施對濕面筋含量的影響Fig.4 Effect ofnitrogen reduction on wet gluten

圖5 氮肥減施對面筋指數(shù)的影響Fig.5 Effect ofnitrogen reduction on gluten index

由圖4和圖5可知,不同施氮量間的濕面筋含量和面筋指數(shù)均不存在顯著性差異（P＞0.05）,但都與氮肥投入量呈正相關(guān).從品種間表現(xiàn)來看,施氮量為300 kg/hm2時(shí),百農(nóng)418濕面筋含量比矮抗58高3.57%,施氮量為240 kg/hm2時(shí),比矮抗58高9.26%；兩處理下百農(nóng)418面筋指數(shù)分別比矮抗58高11.25%、19.08%.

3 結(jié)論與討論

氮肥是決定小麥產(chǎn)量的關(guān)鍵因子,合理的氮肥運(yùn)籌有利于提高小麥成穗率,增加穗粒數(shù),充分發(fā)揮小麥品種優(yōu)勢,提高產(chǎn)量.關(guān)于施氮量對小麥籽粒產(chǎn)量的影響已有較多報(bào)道[15-18],在一定范圍內(nèi)增加施氮量,小麥籽粒產(chǎn)量逐漸提高.本研究結(jié)果與前人的研究結(jié)果基本一致,隨著氮肥投入的減少,小麥籽粒產(chǎn)量顯著降低,其中百農(nóng)418減少7.78%,矮抗58減少6.54%.從品種間比較來看,高、低氮肥處理下百農(nóng)418產(chǎn)量分別比矮抗58高出5.78%、4.39%.說明小麥新品種百農(nóng)418對氮肥的利用效率高于矮抗58.

不同施氮量對小麥籽粒出粉率影響的研究結(jié)論不一致.葛鑫[19]研究認(rèn)為,當(dāng)每hm2施氮量小于196.30 kg時(shí),小麥籽粒的出粉率隨著施氮量的增加而提高；當(dāng)每hm2施氮量大于196.30 kg時(shí),出粉率有所下降.張銘等[8]研究發(fā)現(xiàn),隨著施氮量的增加,出粉率呈下降趨勢.本試驗(yàn)中,小麥出粉率隨施氮量的減少逐漸降低,說明在合理用量范圍內(nèi),減少氮肥用量影響小麥的加工品質(zhì),與郭明明等[5]的研究結(jié)果基本一致.

吸水率不僅與蛋白質(zhì)的量和質(zhì)有關(guān),還與面團(tuán)的黏彈性有一定的關(guān)系,吸水率過高或過低均不利于優(yōu)質(zhì)加工品質(zhì)的獲得.氮肥的用量同樣對吸水率有著重要的作用.有些學(xué)者[12,20]認(rèn)為,增施氮肥能提高面團(tuán)的吸水率.但本試驗(yàn)結(jié)果表明吸水率隨施氮量的減小而增大,具體原因有待進(jìn)一步研究.品種間比較顯示,氮肥用量對兩個(gè)品種的吸水率影響較小,尤其是矮抗58對氮肥用量反應(yīng)不敏感.

本研究結(jié)果還表明,隨著施氮量的減少,百農(nóng)418和矮抗58面粉白度降低,面團(tuán)形成時(shí)間與穩(wěn)定時(shí)間顯著縮短,弱化度明顯增大,粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)顯著減小,濕面筋含量下降,面筋指數(shù)減小.這可能與氮肥用量減少,蛋白質(zhì)合成降低有關(guān),與孫文彥等[11]的結(jié)果一致.

總的來看,施氮量對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)性狀有著明顯的影響,在合理范圍內(nèi)減少氮肥用量不僅減少冬小麥籽粒產(chǎn)量,而且降低了小麥的加工品質(zhì).從品種比較來看,新品種百農(nóng)418利用氮肥的能力明顯好于老品種矮抗58.因此,要想在2020年實(shí)現(xiàn)化肥減施20%并且保證農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目標(biāo),育成對氮肥利用效率較高的品種是當(dāng)務(wù)之急.當(dāng)然,要獲得高產(chǎn)還與施氮時(shí)期、施氮方式、施氮形態(tài)、氮肥種類以及各種栽培管理措施密切相關(guān).本研究主要是從氮肥減施對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)性狀影響的角度進(jìn)行初步探討,如何既減少氮肥的施入量又提高小麥的產(chǎn)量和品質(zhì),還需要我們進(jìn)一步深入研究.

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（責(zé)任編輯：鄧天福）

Effects of nitrogen reduction on yield and quality of semi winter wheat with high yield

LI Tingting1,2,JIANG Xiaoling1,2,FENG Suwei1,2,WANG Dan1,2,YANG Yanyan1,2,RU Zhengang1,2, DING Weihua1,2
（1.Center ofWheat,Henan Institute ofScience and Technology,Xinxiang453003,China；2.Center of Crops BreedingCollaborative Innovation in Henan,Xinxiang453003,China）

In order to study the difference of yield and quality characters of semi-winter wheat under the condition of nitrogen reduction,the theoretical basis was provided for reasonable fertilization of new wheat varieties with high yield.In this study,the yield and quality of Bainong 418 and Aikang 58 under the condition of nitrogen reduction were studied in 2015―2016 growing season.The results showed that the amount of nitrogen from 300 kg/hm2to 240 kg/hm2, the dough water absorption rate increased slightly,softening degree increased significantly,while the flour yield,flour whiteness,formation time,stability time,farinograph quality numbers,wet gluten content and gluten index decreased, grain yield was lower；from variety comparison view,the yield of Bainong 418 was 5.78%,4.39%higher than Aikang 58 under the two conditions of nitrogen application,and the utilization efficiency of the new wheat variety Bainong 418 was higher than Aikang 58.

nitrogen reduction；semi-winter wheat；yield；quality

S512

A

1008-7516（2017）01-0001-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2017.01.001

2016-11-29

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFD0101602）；河南省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目（172102110163）

李婷婷（1987―）,女,河南焦作人,碩士研究生.主要從事作物遺傳育種研究.

丁位華（1979―）,男,河南鹿邑人,博士,講師.主要從事小麥高產(chǎn)栽培生理研究.